Свистит электродвигатель при работе: Неисправности электродвигателя – Электродвигатели АИР, АИС, МТН, MTF, насосы купить в РБ по низким ценам

9 типичных неисправностей электродвигателя и способы их устранения

В этом обзоре мы рассмотрим типичные неисправности трехфазных асинхронных электродвигателей и способы их предупреждения и устранения.

Электрические неисправности электродвигателя

Электрические неисправности двигателя всегда связаны с обмоткой.

1. Межвитковое замыкание может возникнуть при ухудшении изоляции в пределах одной обмотки. Возможные причины: перегрев обмотки, некачественная изоляция, износ изоляции вследствие вибрации. Определить межвитковое замыкание бывает сложно. Основной метод диагностики – сравнение сопротивления и рабочего тока всех трех обмоток. Первые симптомы межвиткового замыкания – повышенный нагрев двигателя и падение момента на валу. При этом по одной из фаз ток больше, чем по двум другим.
2. Замыкание между обмотками происходит из-за смещения обмоток, механической вибрации и ударов. При отсутствии должной электрической защиты может возникнуть короткое замыкание и пожар.
3. Замыкание обмотки на корпус. При данной неисправности электродвигатель может продолжать работать, если неправильно выполнены заземление и защита от короткого замыкания. Однако в работе он будет смертельно опасен, так как его потенциал будет находиться под фазным напряжением.
4. Обрыв обмотки. Эта неисправность равносильна пропаданию фазы. Если обрыв происходит в работе, то двигатель резко теряет мощность и начинает перегреваться. При правильно выполненной защите двигатель отключится, поскольку ток по другим фазам будет повышен.

Для устранения большинства из этих поломок требуется перемотка двигателя.

Механические неисправности электродвигателя

Механические неисправности электродвигателя связаны с его конструкцией.

1. Износ и трение в подшипниках. Проявляется в повышении механической вибрации и шума при работе. В этом случае требуется замена подшипников, иначе неисправность приведет к перегреву и падению производительности двигателя.
2. Проворачивание ротора на валу. Ротор может вращаться в магнитном поле статора, а вал будет неподвижен. Требуется механическая фиксация ротора на валу.
3. Зацепление ротора за статор. Эта проблема связана с механической поломкой подшипников, их посадочных мест или корпуса двигателя. Кроме того, подобная неисправность приводит к повреждению обмотки статора. Практически не подлежит ремонту.
4. Повреждение корпуса двигателя. Может происходить из-за ударов, повышенных нагрузок, неправильного крепления или низкого качества двигателя. Ремонт является трудоемким из-за трудностей соосной установки переднего и заднего подшипников.
5. Проворачивание или повреждение крыльчатки обдува. Несмотря на то, что двигатель продолжит работать, он будет перегреваться, что существенно сократит срок его службы. Крыльчатку необходимо закрепить (для этого используется шпонка или стопорное кольцо) или заменить.

Аварийные ситуации при работе электродвигателя

Существуют неисправности, не связанные непосредственно с двигателем, но влияющие на его работу, характеристики и срок службы. Большинство этих неисправностей вызваны механической перегрузкой, увеличением тока, и, как следствие, перегревом обмоток и корпуса.

1. Увеличение нагрузки на валу вследствие заклинивания привода либо приводимых механизмов.
2. Перекос напряжения питания, который может быть вызван проблемами питающей сети либо внутренними проблемами привода.
3. Пропадание фазы, которое может произойти на любом участке питания двигателя – от питающей трансформаторной подстанции до обмотки двигателя.
4. Проблема с обдувом (охлаждением). Может возникнуть из-за повреждения крыльчатки двигателя при собственном охлаждении, из-за останова вентилятора внешнего принудительного охлаждения или вследствие значительного повышения температуры окружающей среды.

Способы защиты электродвигателя

Для защиты электродвигателя от внутренних и внешних неисправностей, а также для минимизации дальнейших трудозатрат по его ремонту применяют различные устройства.

1. Мотор-автоматы и тепловые реле

Мотор-автоматы (автоматы защиты двигателя) и тепловые реле используют для обнаружения превышения тока по одной или всем фазам двигателя. В случае превышения через некоторое время происходит отключение привода.

В отличие от мотор-автомата, у теплового реле нет силовой коммутации. Оно имеет только управляющий контакт, который размыкает питание силовой цепи. Мотор-автомат является самостоятельным коммутационным устройством, способным выключать двигатель.

Минус теплового реле заключается в отсутствии защиты от короткого замыкания. Мотор-автомат имеет защиту от перегрузки и электромагнитную защиту от короткого замыкания, которая мгновенно срабатывает и выключает двигатель при превышении тока уставки в 10-20 раз.

Данные устройства используются наиболее широко и при правильной установке и настройке способны с большой долей вероятности защитить электродвигатель и оборудование от поломки и других негативных последствий.

2. Электронные реле защиты двигателей

Данный вид защиты обеспечивает большой выбор различных защит. Основным элементом таких реле является микропроцессор, который анализирует мгновенные значения напряжения и тока и принимает решения на основе заданных настроек. Это может быть выдача сигнала на индикацию либо на отключение двигателя.

3. Термисторы и термореле

Когда по какой-то причине не сработала тепловая защита по перегрузке, последний рубеж обороны — термозащита. Внутрь обмотки устанавливается термочувствительный элемент (как правило, термистор или позистор), который меняет свое сопротивление в зависимости от температуры. При пересечении порога срабатывает соответствующая защита, и двигатель отключается.

Возможно применение более простых дискретных термореле (термоконтактов), которые размыкают контрольную или тепловую цепь, что приводит к аварийной остановке электродвигателя.

4. Преобразователи частоты

Обычно преобразователи частоты располагают несколькими видами защиты – по превышению момента и тока, по превышению напряжения, обрыву фазы и проч. Кроме того, возможно ограничение момента и тока. В этом случае на двигатель будет подаваться напряжение с меньшим уровнем и частотой, если будет обнаружена перегрузка. При этом будет выдано соответствующее сообщение оператору, а двигатель может продолжать работать.

Также производители частотных преобразователей рекомендуют устанавливать защитный автомат на входе ПЧ, тепловое реле на выходе и термисторную защиту.

Другие полезные материалы:
Выбор электродвигателя для компрессора
Как определить параметры двигателя без шильдика?
Выбор мотор-редуктора для буровой установки

Пресс-центр компании «Диполь»

4 февраля 2018

подписаться подписаться

В промышленности электродвигатели используются повсеместно, они становятся технически все сложнее, что часто может осложнять поддержание их работы на пике эффективности. Важно помнить, что причины неисправностей электродвигателей и приводов не ограничиваются одной областью специализации: они могут быть как механического, так и электрического характера.

И только нужные знания разделяют дорогостоящий простой и продление срока службы.

Наиболее частые неисправности электродвигателей — повреждения изоляции обмоток и износ подшипников, возникающие по множеству разных причин. Эта статья посвящена заблаговременному обнаружению 13 наиболее распространенных причин повреждений изоляции и выхода из строя подшипников.

Качество электроэнергии

1. Переходное напряжение
2. Асимметрия напряжений
3. Гармонические искажения

Частотно-регулируемые приводы

4. Отражения на выходных ШИМ-сигналах привода
5. Среднеквадратичное отклонение тока
6. Рабочие перегрузки

Механические причины

7. Нарушение центрирования
8. Дисбаланс вала
9. Расшатанность вала
10. Износ подшипника

Факторы, связанные с неправильной установкой

11. Неплотно прилегающее основание
12. Напряжение трубной обвязки

13. Напряжение на валу

Качество электроэнергии

1. Переходное напряжение

Переходные напряжения могут происходить из множества источников как на самом предприятии, так и за его пределами. Включение и выключение нагрузки поблизости, батареи конденсаторов коррекции коэффициента мощности или даже погодные явления — все это может создавать переходные напряжения в распределительных сетях. Эти процессы с произвольной амплитудой и частотой могут разрушать или повреждать изоляцию обмоток электродвигателей.

Обнаружение источника переходных процессов может оказаться сложной задачей, поскольку они происходят нерегулярно, а их последствия могут проявляться по-разному. Например, переходные процессы могут проявиться в контрольных кабелях и необязательно нанесут вред непосредственно оборудованию, но они могут нарушить его работу.

Воздействие: повреждение изоляции обмотки электродвигателя приводит к раннему возникновению неисправностей и незапланированному простою.

Прибор для измерения и диагностики: трехфазный анализатор качества электроэнергии Fluke 435-II.

Критичность: высокая.

2. Асимметрия напряжений

Трехфазные распределительные сети часто питают однофазные нагрузки. Асимметрия сопротивления или нагрузки может быть причиной асимметрии напряжений на всех трех фазах. Возможные неисправности могут находиться в проводке электродвигателя, на клеммах электродвигателя, а также в самих обмотках. Эта асимметрия может вызывать перегрузки в каждой фазной цепи трехфазной сети. Одним словом, напряжение на всех трех фазах всегда должно быть одинаковым.

Воздействие: асимметрия является причиной сверхтоков в одной или нескольких фазах, которые вызывают перегрев и повреждение изоляции.

Инструмент для измерения и диагностики: трехфазный анализатор качества электроэнергии Fluke 435-II.

Критичность: средняя.

3. Гармонические искажения

Проще говоря, гармоники — это любые нежелательные дополнительные высокочастотные колебания напряжения или тока, поступающие на обмотки электродвигателя. Эта дополнительная энергия не используется для вращения вала электродвигателя, а циркулирует в обмотках и в конечном итоге приводит к потере внутренней энергии. Эти потери рассеиваются в виде тепла, которое со временем ухудшает изолирующие свойства обмоток. Некоторые гармонические искажения формы тока являются нормой для систем, питающих электронную нагрузку. Гармонические искажения можно измерить с помощью анализатора качества электроэнергии, проконтролировав величины токов и температуры на трансформаторах и убедившись, что они не перегружены. Для каждой гармоники утвержден приемлемый уровень искажений, который регламентируется стандартом IEEE 519-1992.

Воздействие: снижение эффективности электродвигателя приводит к дополнительным расходам и увеличению рабочей температуры.

Инструмент для измерения и диагностики: трехфазный анализатор качества электроэнергии Fluke 435-II.

Критичность: средняя.

Частотно-регулируемые приводы

4. Отражения на выходных ШИМ-сигналах привода

Частотно-регулируемые приводы используют широтно-импульсную модуляцию (ШИМ) для управления выходным напряжением и частотой питания электродвигателя. Отражения возникают из-за несогласованности полных сопротивлений источника и нагрузки. Несогласованность полных сопротивлений может произойти в результате неправильной установки, неправильного выбора компонентов или ухудшения состояния оборудования со временем. Пик отражения в цепи электропривода может достигать уровня напряжения шины постоянного тока.

Воздействие: повреждение изоляции обмотки электродвигателя приводит к незапланированному простою.

Прибор для измерения и диагностики: Fluke 190-204 ScopeMeter® , 4-канальный портативный осциллограф с высокой частотой выборки.

Критичность: высокая.

5. Среднеквадратичное отклонение тока

По своей сути среднеквадратичное отклонение тока — это паразитные токи, циркулирующие в системе. Среднеквадратичное отклонение тока образуется как результат частоты сигнала, уровня напряжения, емкости и индуктивности в проводниках. Эти циркулирующие токи могут выйти через системы защитного заземления, вызывая ложное размыкание или, в некоторых случаях, нагревание обмотки. Среднеквадратичное отклонение тока можно обнаружить в проводке электродвигателя, это сумма тока с трех фаз в любой момент времени. В идеальной ситуации сумма этих трех токов должна равняться нулю. Иными словами, обратный ток от привода будет равняться току, поступающему на привод. Среднеквадратичное отклонение тока можно также представить в виде асимметричных сигналов в нескольких проводниках, имеющих емкостную связь с заземляющим проводником.

Воздействие: произвольное размыкание цепи из-за прохождения тока по защитному заземлению.

Прибор для измерения и диагностики: изолированный 4-канальный портативный осциллограф Fluke 190-204 ScopeMeter с широкополосными (10 кГц) токовыми клещами (Fluke i400S или аналогичные).

Критичность: низкая.

6. Рабочие перегрузки

Перегрузка электродвигателя возникает, когда он работает под повышенной нагрузкой. Основными признаками перегрузки электродвигателя являются чрезмерное потребление тока, недостаточный крутящий момент и перегрев. Избыточное тепловыделение электродвигателя является главной причиной его неисправности. При перегрузке электродвигателя его отдельные компоненты — включая подшипники, обмотки и другие части — могут работать нормально, но электродвигатель будет перегреваться. Поэтому начинать поиски неисправности следует с проверки именно перегруженности электродвигателя. Поскольку 30% всех неисправностей электродвигателей происходят именно из-за их перегруженности, важно понимать, как измерять и определять перегрузку электродвигателя.

Воздействие: преждевременный износ электрических и механических компонентов электродвигателя, ведущий к необратимому выходу из строя.

Инструмент для измерения и диагностики: цифровой мультиметр Fluke 289.

Критичность: высокая.

7. Нарушение центрирования

Нарушение центрирования возникает при неправильном выравнивании вала привода относительно нагрузки или смещении передачи, которая их соединяет. Многие специалисты считают, что гибкое соединение устраняет и компенсирует смещение, тем не менее, гибкое соединение защищает от смещения только саму передачу. Даже с гибким соединением не отцентрированный вал будет передавать повреждающие циклические усилия по своей длине на электродвигатель, вызывая повышенный износ электродвигателя и увеличивая фактическую механическую нагрузку. Кроме того, нарушение центрирования может быть причиной вибрации валов как нагрузки, так и электропривода. Существует несколько типов нарушения центрирования:

• Угловое смещение: оси валов пересекаются, но не параллельны;
• Параллельное смещение: оси валов параллельны, но не соосны;
• Сложное смещение: сочетание углового и параллельного смещений. (Примечание: практически всегда нарушение центрирования является сложным, но практикующие специалисты рассматривают их как сумму составляющих смещений, поскольку устранять нарушение центрирования проще по отдельности — угловую и параллельную составляющие).

Влияние: преждевременный износ механических компонентов привода, вызывающий преждевременные неисправности.

Прибор для измерения и диагностики: лазерный инструмент для центрирования вала Fluke 830.

Критичность: высокая.

8. Дисбаланс вала

Дисбаланс — это состояние вращающейся детали, когда центр масс расположен не на оси вращения. Иными словами, когда центр тяжести находится где-то на роторе. Хотя устранить дисбаланс двигателя полностью невозможно, можно определить, не выходит ли он за рамки приемлемых значений, и предпринять меры для исправления ситуации.

Дисбаланс может быть вызван различными причинами:

• скопление грязи;
• отсутствие балансировочных грузов;
• отклонения при производстве;
• неравная масса обмоток двигателя и другие факторы, связанные с износом.

Тестер или анализатор вибрации поможет определить, сбалансирован вращающийся механизм или нет.

Влияние: преждевременный износ механических компонентов привода, вызывающий преждевременные неисправности.

Прибор для измерения и диагностики: измеритель вибрации Fluke 810.

Критичность: высокая.

9. Расшатанность вала

Расшатанность возникает из-за чрезмерного зазора между деталями. Расшатанность может возникать в нескольких местах:

• Расшатанность с вращением возникает из-за чрезмерного зазора между вращающимися и неподвижными частями машины, например, в подшипнике.
• Расшатанность без вращения возникает между двумя обычно неподвижными деталями, например, между опорой и основанием или корпусом подшипника и машиной.

Как и в случаях со всеми другими источниками вибрации, важно уметь определить расшатанность и устранить проблему, избежав убытков. Определить наличие расшатанности во вращающейся машине можно с помощью тестера или анализатора вибрации.

Влияние: ускоренный износ вращающихся компонентов, вызывающий механические неисправности.

Прибор для измерения и диагностики: измеритель вибрации Fluke 810.

Критичность: высокая.

10. Износ подшипника

Неисправный подшипник имеет повышенное трение, сильнее нагревается и имеет пониженную эффективность из-за механических проблем, проблем со смазкой или износа. Неисправность подшипника может быть следствием различных факторов:

• нагрузка, превышающая расчетную;
• недостаточная или неправильная смазка;
• неэффективная герметизация подшипника;
• нарушение центрирования вала;
• неправильная установка;
• нормальный износ;
• наведенное напряжение на валу.

Когда неисправности подшипников начинают проявляться, это также вызывает каскадный эффект, ускоряющий выход двигателя из строя. 13% неисправностей двигателя вызваны неисправностями подшипников, и более 60 % механических неисправностей на предприятии вызваны износом подшипников, поэтому важно знать, как устранять эти потенциальные проблемы.

Влияние: ускоренный износ вращающихся компонентов приводит к выходу подшипников из строя.

Прибор для измерения и диагностики: измеритель вибрации Fluke 810.

Критичность: высокая.

Факторы, связанные с неправильной установкой

11. Неплотно прилегающее основание

Неплотное прилегание вызывается неровным монтажным основанием двигателя или приводимого в движение компонента или неровной монтажной поверхностью, на которой располагается монтажное основание. Данное состояние может создать неприятную ситуацию, при которой затяжка монтажных болтов на самом деле привносит новые нагрузки и нарушение центрирования. Неплотное прилегание опоры часто возникает между двумя диагонально расположенными крепежными болтами, как, например, в случае с неровным стулом или столом, которые раскачиваются по диагонали. Существуют два типа неплотного прилегания основания:

• Параллельное неплотное прилегание основания —возникает, когда одна монтажная опора расположена выше, чем три другие;
• Угловое неплотное прилегание основания —возникает, когда одна из монтажных опор не параллельна или не перпендикулярна по отношению к монтажной поверхности.

В обоих случаях неплотное прилегание основания может быть вызвано неровностями в монтажной опоре механизма или в монтажном основании, на котором находится опора. В любом случае найти и устранить неплотное прилегание необходимо до центрирования вала. Качественный лазерный инструмент для центрирования может определить неплотное прилегание основания данной вращающейся машины.

Влияние: нарушение центрирования компонентов механического привода.

Прибор для измерения и диагностики: лазерный инструмент для центрирования вала Fluke 830.

Критичность: средняя.

12. Напряжение трубной обвязки

Натяжением трубной обвязки называется состояние, при котором новые нагрузки, натяжения и силы, действующие на остальное оборудование и инфраструктуру, передаются назад на двигатель и привод, приводя к нарушению центрирования. Наиболее часто встречающимся примером этого являются простые схемы с электродвигателем/насосом, когда что-то оказывает воздействие на трубопроводы, например:

• смещение в фундаменте;
• недавно установленный клапан или другой компонент;
• предмет, ударяющий, сгибающий или просто давящий на трубу;
• сломанные или отсутствующие крепления для труб или настенная арматура.

Эти силы могут оказывать угловое или смещающее воздействие, что в свою очередь приводит к смещению вала двигателя/насоса. По этой причине важно проверять центрирование машины не только во время установки — точное центрирование является временным состоянием и может изменяться с течением времени.

Влияние: нарушение центрирования вала и последующие нагрузки на вращающиеся компоненты, приводящие к преждевременным неисправностям.

Прибор для измерения и диагностики: лазерный инструмент для центрирования вала Fluke 830.

Критичность: низкая.

13. Напряжение на валу

Когда напряжение на валу электродвигателя превышает изолирующие характеристики смазки подшипника, происходит пробой на внешний подшипник, что вызывает точечную коррозию и образование канавок на дорожке качения подшипника. Первыми признаками проблемы являются шум и перегрев, возникающие по мере того, как подшипники теряют первоначальную форму, а также появление металлической крошки в смазке и увеличение трения подшипника. Это может привести к разрушению подшипника уже через несколько месяцев работы электродвигателя. Неисправность подшипника — это дорогостоящая проблема как с точки зрения восстановления электродвигателя, так и с точки зрения простоя оборудования, поэтому предотвращение этого посредством измерения напряжения на валу и тока в подшипниках является важной частью диагностики. Напряжение на валу присутствует только тогда, когда на двигатель подается питание, и он вращается. Угольная щетка, устанавливаемая на щуп, позволяет измерять напряжение на валу при вращении электродвигателя.

Влияние: дуговые разряды на поверхности подшипника вызывают точечную коррозию и образование канавок, что в свою очередь приводит к чрезмерной вибрации и последующей неисправности подшипника.

Прибор для измерения и диагностики: изолированный 4-канальный портативный осциллограф Fluke-190-204 ScopeMeter, щуп AEGIS с угольными щетками для измерения напряжения на валу.

Критичность: высокая.

Четыре стратегии для достижения успеха

Системы управления электродвигателями используются в важных процессах на заводах. Поломка оборудования может привести к большим финансовым потерям, связанным как с потенциальной заменой электродвигателя и его деталей, так и с простоем систем, зависящих от данного электродвигателя. Обеспечивая обслуживающих инженеров и техников необходимыми знаниями, определяя приоритеты работ и проводя профилактическое обслуживание для контроля оборудования и устранения трудно обнаруживаемых проблем, зачастую можно избежать неисправностей, вызванных рабочими нагрузками, и сократить потери от простоя.

Существуют четыре ключевые стратегии для устранения или предотвращения преждевременных поломок электродвигателя и вращающихся деталей:

1. Запись рабочих условий, технических характеристик оборудования и диапазонов допусков рабочих характеристик.
2. Регулярный сбор и запись критических измерений при установке, до и после технического обслуживания.
3. Создание архива эталонных измерений для анализа тенденций и обнаружения изменения состояния.
4. Построение графиков отдельных измерений для выявления основных тенденций.Любые изменения в линии тенденций более чем на +/- 10-20% (или любую другую определенную величину, в зависимости от эксплуатационных характеристик или критичности системы) необходимо исследовать для выявления причин возникновения проблем.

Шум электродвигателя: Как определить причину и найти решение

В этой статье:

• Магнитный шум
• Механический шум
• Шум ветра

---

Определить источник шума в электродвигателе часто бывает сложнее, чем устранить его. Однако методичный исследовательский подход может сузить возможности и облегчить решение проблемы — с одной оговоркой. Если шум вызван чем-то в конструкции двигателя (например, производственным дефектом или аномалией), решение может быть невозможным или нецелесообразным. Имея это в виду, давайте рассмотрим основные источники шума в электродвигателях — магнитный, механический и аэрационный, а также их причины и способы их уменьшения или устранения.

Магнитный шум

(Примечание. Все шумы возникают из-за механических сил, передающих волны давления через воздух, жидкости или твердые материалы. Компоненты частоты шума в диапазоне человеческого слуха обычно находятся в диапазоне от 20 Гц до 20 кГц.) Магнитный шум в двигателе (также известный как «электромагнитный» или «электрический» шум) возникает из-за механических сил (например, давления), создаваемых притяжением и отталкиванием намагниченных частей в его переменном магнитном поле. Переменное магнитное поле возбуждает вибрацию и шум с удвоенной частотой сети (например, гул), но только при включенном двигателе. (Совет: если шум сразу прекращается после отключения питания, его источником является магнит.)

Магнитный шум, как правило, является вторым по величине источником шума для двух- и четырехполюсных двигателей (первое место занимает воздушная среда) и может быть основным источником шума для двигателей с шестью и более полюсами. Это в первую очередь связано с тем, что низкоскоростные сердечники имеют меньшую глубину статора, чем высокоскоростные сердечники с меньшим количеством полюсов (см. рис. 1), что делает их более восприимчивыми к деформации и приводит к большей амплитуде вибрации от меньших сил. Низкоскоростные двигатели с шестью и более полюсами подвержены более высокому уровню шума из-за меньших воздушных зазоров и эффектов эксцентриситета из-за неправильной посадки подшипника и корпуса.

Если магнитный шум является его основным источником, общий шум двигателя имеет тенденцию увеличиваться при приложении нагрузки (см. Таблицу 1). Обычно разница в общем уровне шума на холостом ходу и при полной нагрузке невелика для двух- и четырехполюсных двигателей, но может быть существенной для двигателей с шестью и более полюсами.

Разработчики двигателей управляют магнитным шумом, максимально увеличивая воздушный зазор (при сохранении приемлемого коэффициента мощности). Они также могут уменьшить магнитные силы, возникающие из-за изменений воздушного зазора, и в целом улучшить коэффициент мощности за счет использования более длинного сердечника для уменьшения плотности потока воздушного зазора.

Другое соображение заключается в том, что закрытые пазы никогда не вызывают увеличения магнитного шума, что объясняет, почему разработчики предпочитают роторы с закрытыми пазами. Они также предпочитают полузакрытые пазы с минимальными отверстиями для статоров с произвольной обмоткой, хотя более широкие отверстия пазов облегчают вставку обмоток.

Шум скольжения. Родственной формой магнитного шума является шум скольжения. Это относительно небольшое по объему низкочастотное биение высокочастотных компонентов может вызывать возражения, поскольку оно носит прерывистый характер. Будучи функцией проскальзывания, она более заметна под нагрузкой, при этом частота напрямую зависит от проскальзывания. Причины могут включать в себя открытый стержень ротора или концевое кольцо, но шум проскальзывания обычно связан с дефектом однородности короткозамкнутого ротора, устранением которого является новый ротор.

Перекос. Перекос пазов ротора снижает магнитный шум, но нет единого мнения об оптимальной величине или даже точном способе расчета его влияния на производимый шум. Распространенное предложение состоит в том, чтобы перекосить ротор, по крайней мере, один паз ротора или статора (в зависимости от того, у кого меньше пазов). Все, что меньше, не уменьшит заметно магнитный шум, а большие перекосы обычно ухудшают работу двигателя.

Неравномерный воздушный зазор. Неравномерный воздушный зазор вызывает неуравновешенное магнитное притяжение с более сильными магнитными силами в направлении минимального воздушного зазора (см. рис. 2). Это может деформировать статор, ротор и раму, создавая электромагнитные помехи. Запуск двигателя при пониженном напряжении — это простой диагностический инструмент. Например, если двигатель шумит при полном напряжении, но нормально звучит при половине номинального напряжения, сосредоточьтесь на воздушном зазоре и таких проблемах, как неправильно обработанный корпус или эксцентрик ротора.

Причины неравномерного воздушного зазора:

• Эксцентриковый ротор
• Эксцентриковый статор
• Изогнутый вал
• Шейки валов, обработанные не соосно корпусу ротора
• Корпуса подшипников (или подшипников скольжения) неконцентрические
• Концевой кронштейн к статору подходит не соосно
• Искаженный кадр

Производственные отклонения влияют на магнитный шум малоскоростных двигателей в большей степени, чем двухполюсные двигатели. Это связано с тем, что двигатели с четырьмя или более полюсами имеют гораздо меньший воздушный зазор, чем двухполюсные двигатели, что делает для них погрешность намного меньше. Например, воздушный зазор для шестиполюсного двигателя с наружным диаметром статора 22 дюйма (560 мм) может составлять 0,022 дюйма (0,55 мм), а для двухполюсного двигателя с такими же размерами статора — 0,055 дюйма. (1,4 мм).

Механический шум

Источники механического шума в двигателе включают незакрепленный сердечник статора; изношенные, поврежденные или плохо смазанные подшипники; и трение внутренних компонентов. Кроме того, любая конструктивная часть двигателя, которая возбуждается на собственной частоте, может стать источником воздушного шума.

Незакрепленный сердечник статора. Сердечник статора, незакрепленный в раме, будет вызывать жужжание. На двигателях с рамой из катаной стали это легко проверить, постукивая по внешней стороне рамы (корпуса) киянкой при работающем двигателе. Если постукивание деформирует прилегание рамы к сердечнику, уровень шума изменится или может даже исчезнуть. Строго говоря, источник этого шума магнитный, поэтому шум также прекратится при отключении питания.

Подшипники. Подшипники являются частым источником механического шума в двигателях. Чрезмерно шумные подшипники качения, например, могут быть связаны с неравномерностью шариков или роликов, дребезжанием держателей шариков или роликов, плохой обработкой поверхности или эксцентриситетом. Помимо ударного шума, эти условия могут привести к резонансному возбуждению корпусов подшипников, дефлекторов (дефлекторов) и других деталей, эффективно излучающих шум.

Некоторые источники шума подшипников различимы и легко идентифицируемы. Например:

• Бринеллирование производит низкий шум.
• Грязь в подшипниках вызывает резкий шум.
• Проскальзывание шариков или роликов при низких температурах при недостаточной смазке создает высокочастотный шум.
• Часто причиной прерывистого хлопка является смазка.

Шум в диапазоне частот от 100 до 300 Гц характерен для подшипников качения и может быть вызван прохождением шариков или роликов. Обычно этот шум имеет низкую амплитуду и не представляет физического вреда, если только он не возбуждает собственные частоты других частей двигателя и не вызывает разрушительную вибрацию.

Одним из способов снижения и подавления шума подшипников является предварительный осевой натяг подшипников с помощью шайбы с волнистой пружиной. Обычно шайба оказывает усилие на внешнее кольцо шарикоподшипника со свободным в осевом направлении (как правило, на неприводной конец), чтобы устранить внутренний зазор между ним и заблокированным подшипником. Это заставляет каждый шарик двигаться по одной и той же дорожке качения в каждом подшипнике, что снижает шум от грохота шариков внутри дорожки качения и сепаратора, а также снижает высокочастотную вибрацию. Преднатяг подшипника также улучшает динамическую балансировку за счет устранения люфта подшипника. Однако слишком большая предварительная нагрузка на подшипники вызывает низкочастотный шум и может привести к перегреву подшипников.

Шум трения в подшипнике возникает из-за недостаточной смазки. Это обеспечивает быстрый прерывистый контакт между двумя поверхностями скольжения, что вызывает сильную ударную вибрацию. Шум в месте контакта высокочастотный и похож на шипение воздуха. При передаче на резонансную часть внутри двигателя ударная вибрация издает визг.

Другие статьи о промышленных двигателях

---

Факторы Большой четверки, влияющие на состояние двигателя

Решения для испытаний и диагностики промышленных двигателей

Что нового в стандарте ремонта двигателей ANSI/EASA AR100-2020?

Протирка внутренних компонентов. Помимо изношенных или поврежденных подшипников, другими источниками механического шума в двигателе являются физическое трение внешнего вентилятора и крышки, внутреннего вентилятора и дефлекторов воздуха, а также ротора и статора. Исправление этих проблем требует правильного расположения вентиляторов и восстановления концентричности ротор-статор с надлежащими допусками.

Воздушный шум. Как упоминалось ранее, любая конструктивная часть двигателя может стать источником воздушного шума, если она возбуждается достаточной энергией на собственной частоте. Например, вращательный дисбаланс сам по себе может не издавать слышимого воздушного шума, но может действовать как источник энергии для вибрации. Затем вибрация передается через опорную конструкцию и преобразуется в воздушные звуковые волны на резонансной составляющей, в результате чего вибрирующая часть кажется источником шума.

Если воздушный дефлектор, каплеуловитель или аналогичный компонент вибрируют, применение шумопоглощающего материала часто может преобразовать вибрационное движение в тепловую энергию за счет внутреннего трения материала. Примером этого может быть использование вулканизирующегося при комнатной температуре силикона RTV между воздушным дефлектором и концевым кронштейном для снижения шума.

Пористые звукопоглощающие материалы также могут уменьшить выбросы воздушного шума, создаваемого двигателем, за счет преобразования энергии звуковых волн, проникающих в их поры, в тепловую энергию. Поглощающая способность этих материалов увеличивается с их плотностью, толщиной и плотностью или структурой пор. Если возможно, барьер должен полностью закрывать источник. Потенциальным недостатком звукопоглощающего материала является то, что он может ограничивать поток воздуха или теплопередачу, тем самым повышая температуру двигателя.

Шум ветра

Шум ветра, который обычно составляет большую часть шума от электродвигателя, наиболее распространен в высокоскоростных (например, двух- и четырехполюсных) двигателях. Поскольку это вызвано турбулентным воздушным потоком на препятствиях рядом с вращающейся частью, которая перемещает воздух, лучший способ уменьшить его — свести к минимуму препятствия. Шум ветра отличается от большинства источников шума двигателя, потому что он возникает в воздушном потоке, а не в деталях двигателя. Обычно это широкополосный шум (широкий диапазон частот) практически без существенных компонентов чистого тона (синусоидальной формы волны).

Большая часть шума ветра от больших двигателей с открытым корпусом исходит от вращения стержней ротора, а не от охлаждающих вентиляторов или ребер. Из-за этого уменьшение диаметра охлаждающего вентилятора, вероятно, не приведет к значительному снижению шума, но может значительно уменьшить поток охлаждающего воздуха.

Большие открытые двигатели с радиальными вентиляционными каналами, проходящими через ротор и статор, могут создавать раздражающие чистые тональные компоненты шума воздушного потока, обычно с частотой выше 1000 Гц. Часто называемый эффектом сирены, этот шум возникает из-за внезапных прерываний воздушного потока, выходящего из радиальных каналов ротора. Смещение каналов ротора относительно каналов статора может помочь уменьшить громкость этого шума.

Для полностью закрытых двигателей с вентиляторным охлаждением (TEFC) уменьшение внешнего диаметра вентилятора или изменение типа вентилятора является хорошим способом снижения шума, особенно в однонаправленных приложениях. Но уменьшение диаметра вентилятора или вентиляционного канала приведет к более сильному нагреву двигателя, что сократит срок службы его смазки и обмотки. Увеличение зазора между вентилятором и стационарными частями или асимметричное расположение лопастей вентилятора также может снизить частотный шум лопастей вентилятора двигателя TEFC.

В заключение, воздух, обтекающий поверхности или обтекающий их, создает турбулентность, которая является потенциальным источником неприятного шума. С точки зрения дизайна воздушного потока, вот некоторые соображения, которые производители используют, чтобы избежать проблем с шумом от ветра:

• Устранить острые края и заусенцы на всех деталях, контактирующих с воздушным потоком.
• Сведите к минимуму резкие изменения направления воздушного потока.
• Держите граничные поверхности гладкими.
• Обеспечивает постепенное изменение поперечного сечения воздушного потока.

Эта статья впервые появилась в выпуске Plant Services за май 2021 года. Подпишитесь на услуги завода здесь.

Об авторе: Том Бишоп. сервисные фирмы. Бишоп является автором десятков технических статей и документов и провел множество семинаров по применению, техническому обслуживанию и ремонту электродвигателей. Кроме того, он является председателем Комитета по техническим услугам EASA и главным членом Комитета по обслуживанию электрооборудования Национальной ассоциации противопожарной защиты (NFPA 70B). Свяжитесь с ним по адресу [email protected].

Турбосвисток — объяснение турбошумов

21 марта 2019 г. 4 ноября 2014 г. Гарет Хэнсон

В AET нам нравится звук, издаваемый турбокомпрессором, но мы понимаем, что когда ваш автомобиль начинает шуметь, вы хотите точно знать, что происходит и почему!

В этом руководстве мы исследуем турбосвист, шум, издаваемый турбонагнетателями во время работы – вы узнаете, как он звучит, что вызывает его и когда вам нужно его проверить

Как звучит турбосвисток?

Как следует из названия, турбосвисток звучит как пронзительный свист или скулящий звук, который слышен, когда включается турбонагнетатель при ускорении и увеличении оборотов.

Некоторых людей турбосвисток может раздражать, а для других он даже желателен! На самом деле, некоторые люди покупают на вторичном рынке устройства «турбосвисток», которые помещаются в выхлопную трубу автомобиля, чтобы имитировать звук турбосвистка.

Турбосвисток не следует путать со звуком полицейской сирены или звуком бормашины дантиста — это, скорее всего, признак чего-то более серьезного, например, повреждения колеса компрессора.

Что вызывает турбосвист?

Свисток турбокомпрессора — это звук, издаваемый компрессором внутри турбонагнетателя, который ускоряется (также известен как «раскручивание», поэтому он срабатывает на пороге наддува (когда начинает срабатывать турбонаддув), когда вы ускоряетесь в диапазоне оборотов).

Когда следует беспокоиться? симптомы ряда различных проблем, которые требуют дальнейшего изучения.

Потенциальные причины шума турбины включают:

• Утечка наддува/воздуха/вакуума – либо на впуске двигателя, либо на промежуточном охладителе
• Повреждение колеса компрессора
• Расщепленные шланги
• Чрезмерное наддув (возможно, вызванный неисправностью перепускной заслонки) или плохое переназначение

К счастью, эти проблемы редко бывают неизлечимыми и могут быть отремонтированы/решены компетентным специалистом по турбонаддуву.

Другие причины свистящего шума

Свистящий шум, исходящий от вашего автомобиля, также может иметь ряд других причин, в том числе:

• Вибрация прокладки выхлопной трубы — когда детали ослабевают и трутся друг о друга, они могут создавать жужжащий звук, напоминающий свист турбокомпрессора
• Утечка прокладки выхлопной трубы — шум может быть вызван утечкой выхлопных газов через щель или разрыв, который нуждается в ремонте
• Ремень генератора проскальзывает или перерабатывается — вам может потребоваться переустановить ремень, проверить электрическую часть генератора или заменить автомобильный аккумулятор. начинает выходить из строя
• Проскальзывание ремня кондиционера/вентилятора

Какой бы ни была причина, имеет смысл как можно скорее обратиться к механику с хорошей репутацией для проверки – шум не уменьшится сам по себе, и чем дольше вы уходите тем серьезнее (и дороже) может оказаться проблема.

Чем может помочь АЕТ?

Наши специалисты в AET являются экспертами в диагностике шумов и устранении неисправностей широкого спектра турбокомпрессоров, устанавливаемых на все виды легковых и коммерческих автомобилей.